JP3101448B2 - 熱ガス機関 - Google Patents
熱ガス機関Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
- F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
- F02G2243/34—Regenerative displacers having their cylinders at right angle, e.g. "Robinson" engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2244/00—Machines having two pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はＶＭ（ブルマイヤ）サ
イクルを用いた熱ガス機関に関するものである。
イクルを用いた熱ガス機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、低温熱源，中温熱源及び高温熱
源の間で作動する機関で、高温熱源から得た熱エネルギ
（熱仕事）によって低温熱源から吸熱し、中温熱源への
放熱を行う最も基本的な機関としてＶＭ機関がある。こ
のＶＭ機関は、高温及び低温の二つのディスプレーサ
（作動ガスを移動させるもの）を有し、それぞれのディ
スプレーサが関与する領域によって高温部と低温部に分
割される。この高温部と低温部においては、ディスプレ
ーサの移動によって作動ガスの掃気が生じ、この掃気に
よる容積変化に相当する部分を作動室と定義すれば、各
部には二つの作動室が存在し、これらの作動室の内の一
つは中温熱源と同等の温度レベルにあり、中温室と呼
ぶ。同様に、高温熱源と同等の温度レベルにある作動室
を高温室、低温熱源と同等の温度レベルにある作動室を
低温室と呼ぶ。幾何学的に求められるこれらの作動室の
仕事は、それぞれの容積変化と作動空間（機関全体）内
の一様な圧力変動によって、高温室では膨脹仕事、高温
部の中温室では圧縮仕事、また低温室では膨脹仕事、低
温部の中温室では圧縮仕事となる。このＶＭ機関の場合
では、三つの熱源間の熱移動を生じるだけの機関である
ため、作動原理上、高温部及び低温部における二つの掃
気容積は一致し、高温部の膨脹仕事と圧縮仕事、及び低
温部の膨脹仕事と圧縮仕事の絶対量はそれぞれ等しくな
る。
源の間で作動する機関で、高温熱源から得た熱エネルギ
（熱仕事）によって低温熱源から吸熱し、中温熱源への
放熱を行う最も基本的な機関としてＶＭ機関がある。こ
のＶＭ機関は、高温及び低温の二つのディスプレーサ
（作動ガスを移動させるもの）を有し、それぞれのディ
スプレーサが関与する領域によって高温部と低温部に分
割される。この高温部と低温部においては、ディスプレ
ーサの移動によって作動ガスの掃気が生じ、この掃気に
よる容積変化に相当する部分を作動室と定義すれば、各
部には二つの作動室が存在し、これらの作動室の内の一
つは中温熱源と同等の温度レベルにあり、中温室と呼
ぶ。同様に、高温熱源と同等の温度レベルにある作動室
を高温室、低温熱源と同等の温度レベルにある作動室を
低温室と呼ぶ。幾何学的に求められるこれらの作動室の
仕事は、それぞれの容積変化と作動空間（機関全体）内
の一様な圧力変動によって、高温室では膨脹仕事、高温
部の中温室では圧縮仕事、また低温室では膨脹仕事、低
温部の中温室では圧縮仕事となる。このＶＭ機関の場合
では、三つの熱源間の熱移動を生じるだけの機関である
ため、作動原理上、高温部及び低温部における二つの掃
気容積は一致し、高温部の膨脹仕事と圧縮仕事、及び低
温部の膨脹仕事と圧縮仕事の絶対量はそれぞれ等しくな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の機関に
おいては、ディスプレーサを駆動するためのロッドが装
着され、これによる体積変化によって両部の掃気容積に
差が生じるが、ロッドの体積変化を当該の作動室容積変
化に加えれば、上記のように両部の掃気容積はそれぞれ
一致する。なお、低温及び高温ディスプレーサの位相は
９０°に限定されるものではなく、両シリンダの内径に
ついても同一である必要はない。
おいては、ディスプレーサを駆動するためのロッドが装
着され、これによる体積変化によって両部の掃気容積に
差が生じるが、ロッドの体積変化を当該の作動室容積変
化に加えれば、上記のように両部の掃気容積はそれぞれ
一致する。なお、低温及び高温ディスプレーサの位相は
９０°に限定されるものではなく、両シリンダの内径に
ついても同一である必要はない。
【０００４】本発明は上記実情に鑑み、高温部の掃気容
積に着眼し、高温室よりも中温室の掃気容積を意図的に
大きくすることによって、低温部での吸熱量及び中温部
への放熱量を増大させ、且つ熱効率の向上を可能にする
熱ガス機関を提供することを目的としたものである。
積に着眼し、高温室よりも中温室の掃気容積を意図的に
大きくすることによって、低温部での吸熱量及び中温部
への放熱量を増大させ、且つ熱効率の向上を可能にする
熱ガス機関を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、作動ガスが封
入された高温側シリンダ及び低温側シリンダと、この高
温側シリンダ内を高温室と高温側中温室とに区画する高
温側ディスプレーサと、前記低温側シリンダ内を低温室
と低温側中温室とに区画する低温側ディスプレーサと、
この高温側ディスプレーサ及び低温側ディスプレーサが
それぞれロッド及びリンク機構を介して連結された回転
軸と、前記高温室と高温側中温室とをつなぐガス流路に
配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器、高温側再
生器及び中温側熱交換器と、前記低温室と低温側中温室
とをつなぐガス流路に配置された低温側熱交換器、低温
側再生器及び中温側熱交換器とから成る熱ガス機関にお
いて、前記高温側中温室に補助シリンダを設け、この補
助シリンダ内に前記高温側ディスプレーサのロッドと連
繋し往復運動する補助ピストンを設けたものである。
入された高温側シリンダ及び低温側シリンダと、この高
温側シリンダ内を高温室と高温側中温室とに区画する高
温側ディスプレーサと、前記低温側シリンダ内を低温室
と低温側中温室とに区画する低温側ディスプレーサと、
この高温側ディスプレーサ及び低温側ディスプレーサが
それぞれロッド及びリンク機構を介して連結された回転
軸と、前記高温室と高温側中温室とをつなぐガス流路に
配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器、高温側再
生器及び中温側熱交換器と、前記低温室と低温側中温室
とをつなぐガス流路に配置された低温側熱交換器、低温
側再生器及び中温側熱交換器とから成る熱ガス機関にお
いて、前記高温側中温室に補助シリンダを設け、この補
助シリンダ内に前記高温側ディスプレーサのロッドと連
繋し往復運動する補助ピストンを設けたものである。
【０００６】また、作動ガスが封入された高温側シリン
ダ及び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温
室と高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサ
と、前記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに
区画する低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプ
レーサ及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及び
リンク機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と
高温側中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス
加熱用の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側熱交
換器と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路
に配置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側
熱交換器とから成る熱ガス機関において、前記高温側シ
リンダは前記高温側中温室部分を前記高温室部分よりも
大径シリンダとした段付き形状を有し、前記高温側ディ
スプレーサは前記大径シリンダ内を往復動する部分を大
径ディスプレーサとした段付き形状を有したものであ
る。
ダ及び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温
室と高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサ
と、前記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに
区画する低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプ
レーサ及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及び
リンク機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と
高温側中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス
加熱用の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側熱交
換器と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路
に配置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側
熱交換器とから成る熱ガス機関において、前記高温側シ
リンダは前記高温側中温室部分を前記高温室部分よりも
大径シリンダとした段付き形状を有し、前記高温側ディ
スプレーサは前記大径シリンダ内を往復動する部分を大
径ディスプレーサとした段付き形状を有したものであ
る。
【０００７】
【作用】上記のような構成のため、回転軸が回転すれば
リンク機構を介してピストンとなる高温側ディスプレー
サと低温側ディスプレーサがそれぞれ所定の位相差をも
って往復運動し、シリンダ内に封入された作動ガスは高
温室と低温室では膨脹を、高温側の中温室と低温側の中
温室では圧縮がなされ、該高温側の中温室と低温側の中
温室でのガス圧縮時に放熱をし、この放熱を各中温室に
連通する熱交換器を経て暖房使用とし、低温室の膨脹時
の吸熱で冷房使用とする。この場合、高温側中温室には
容積変化量を大きくするために補助シリンダと補助ピス
トンを備えているため、放熱量が増大しえるものとな
る。
リンク機構を介してピストンとなる高温側ディスプレー
サと低温側ディスプレーサがそれぞれ所定の位相差をも
って往復運動し、シリンダ内に封入された作動ガスは高
温室と低温室では膨脹を、高温側の中温室と低温側の中
温室では圧縮がなされ、該高温側の中温室と低温側の中
温室でのガス圧縮時に放熱をし、この放熱を各中温室に
連通する熱交換器を経て暖房使用とし、低温室の膨脹時
の吸熱で冷房使用とする。この場合、高温側中温室には
容積変化量を大きくするために補助シリンダと補助ピス
トンを備えているため、放熱量が増大しえるものとな
る。
【０００８】また、高温側にあってシリンダを径違いの
シリンダ構成とし、これに対応する高温側ディスプレー
サも段付きとなる大径ディスプレーサとしても、同様に
放熱量を増大しえる。
シリンダ構成とし、これに対応する高温側ディスプレー
サも段付きとなる大径ディスプレーサとしても、同様に
放熱量を増大しえる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例の図面に基づいて説明
すれば、次の通りである。
すれば、次の通りである。
【００１０】図１は高温側シリンダ内の中温室下部にピ
ストンロッドを共用して補助シリンダと補助ピストンを
備えた熱ガス機関の実施例を示し、１は高温側シリン
ダ、２は低温側シリンダであり、これらは直角をなすよ
うに配置されている。この高温側シリンダ１内にはピス
トンとなる高温側ディスプレーサ３を配しシリンダを高
温室４と高温側中温室５に区画しており、また低温側シ
リンダ２内には低温側ディスプレーサ６を配しシリンダ
を低温室７と低温側中温室８に区画している。９は前記
高温室４と高温側中温室５とをつなぐ高温側ガス通路
で、該高温側ガス通路９には作動ガス加熱用の高温側熱
交換器１０、高温側再生器１１及び高温部中温側熱交換
器１２を配設してある。１３は低温室７と低温側中温室
８をつなぐ低温側ガス通路で、該低温側ガス通路１３に
は低温側熱交換器１４と低温側再生器１５及び低温部中
温側熱交換器１６を配設している。また、高温側中温室
５と低温側中温室８とは連通路１７にて連通している。
１８は高温側中温室５の下方に設けた補助シリンダ１９
に備えた補助ピストンで、該補助ピストン１８のピスト
ンロッドは高温側ディスプレーサ３の高温側ピストンロ
ッド２５を共用したタイプとしている。この場合、補助
シリンダ１９内にあって補助ピストン１８で区画された
下部の補助室２０が高温側中温室５に連通し、該高温側
中温室５のガス移動容積を実質的に高温室４のガス移動
容積よりも大きくしている。２１は補助ピストン１８の
上側にある空間は機関のサイクルに影響を及ぼさないよ
うにクランク室３２に連通、或いは大気開放するクラン
ク室連通路である。２２は高温側ピストンシール、２３
は低温側ピストンシールであり、２４は補助ピストンシ
ールである。また、前記高温側ピストンロッド２５の軸
端と低温側ピストンロッド２６の軸端をクランク室３２
に配設したクランク機構３１の二方向の軸端にそれぞれ
連結している。２８は高温側ロッドシールで、２９は低
温側ロッドシールで、３０は補助ロッドシールを示す。
ストンロッドを共用して補助シリンダと補助ピストンを
備えた熱ガス機関の実施例を示し、１は高温側シリン
ダ、２は低温側シリンダであり、これらは直角をなすよ
うに配置されている。この高温側シリンダ１内にはピス
トンとなる高温側ディスプレーサ３を配しシリンダを高
温室４と高温側中温室５に区画しており、また低温側シ
リンダ２内には低温側ディスプレーサ６を配しシリンダ
を低温室７と低温側中温室８に区画している。９は前記
高温室４と高温側中温室５とをつなぐ高温側ガス通路
で、該高温側ガス通路９には作動ガス加熱用の高温側熱
交換器１０、高温側再生器１１及び高温部中温側熱交換
器１２を配設してある。１３は低温室７と低温側中温室
８をつなぐ低温側ガス通路で、該低温側ガス通路１３に
は低温側熱交換器１４と低温側再生器１５及び低温部中
温側熱交換器１６を配設している。また、高温側中温室
５と低温側中温室８とは連通路１７にて連通している。
１８は高温側中温室５の下方に設けた補助シリンダ１９
に備えた補助ピストンで、該補助ピストン１８のピスト
ンロッドは高温側ディスプレーサ３の高温側ピストンロ
ッド２５を共用したタイプとしている。この場合、補助
シリンダ１９内にあって補助ピストン１８で区画された
下部の補助室２０が高温側中温室５に連通し、該高温側
中温室５のガス移動容積を実質的に高温室４のガス移動
容積よりも大きくしている。２１は補助ピストン１８の
上側にある空間は機関のサイクルに影響を及ぼさないよ
うにクランク室３２に連通、或いは大気開放するクラン
ク室連通路である。２２は高温側ピストンシール、２３
は低温側ピストンシールであり、２４は補助ピストンシ
ールである。また、前記高温側ピストンロッド２５の軸
端と低温側ピストンロッド２６の軸端をクランク室３２
に配設したクランク機構３１の二方向の軸端にそれぞれ
連結している。２８は高温側ロッドシールで、２９は低
温側ロッドシールで、３０は補助ロッドシールを示す。
【００１１】次にこの作用を説明すると、先ずモータ
（図示せず）等にて回転されるクランク機構３１がクラ
ンク運動をすれば、これに連結した位相を９０°ずらし
た高温側と低温側のディスプレーサ３，６をそれぞれシ
リンダ１，２に対して往復運動させる。
（図示せず）等にて回転されるクランク機構３１がクラ
ンク運動をすれば、これに連結した位相を９０°ずらし
た高温側と低温側のディスプレーサ３，６をそれぞれシ
リンダ１，２に対して往復運動させる。
【００１２】図２の第１行程では、両ディスプレーサ
３，６の動作によって、低温側中温室８が作動ガスで満
たされるとともに、高温側中温室５にある作動ガスの移
動が生じる。これに伴って、機関内の作動ガス圧力は上
昇し、温度上昇した高温側中温室５からの作動ガスは高
温部中温側熱交換器１２を通過するときに暖房に寄与す
る熱を外部に放出する。
３，６の動作によって、低温側中温室８が作動ガスで満
たされるとともに、高温側中温室５にある作動ガスの移
動が生じる。これに伴って、機関内の作動ガス圧力は上
昇し、温度上昇した高温側中温室５からの作動ガスは高
温部中温側熱交換器１２を通過するときに暖房に寄与す
る熱を外部に放出する。
【００１３】第２行程では、両ディスプレーサ３，６の
動作によって、高温室４が作動ガスで満たされるととも
に、低温側中温室８にある作動ガスの移動が生じる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに上昇し、温
度上昇した低温側中温室８からの作動ガスは低温部中温
側熱交換器１６を通過するときに暖房に寄与する熱を外
部に放出する。
動作によって、高温室４が作動ガスで満たされるととも
に、低温側中温室８にある作動ガスの移動が生じる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに上昇し、温
度上昇した低温側中温室８からの作動ガスは低温部中温
側熱交換器１６を通過するときに暖房に寄与する熱を外
部に放出する。
【００１４】第３行程では、両ディスプレーサ３，６の
動作によって、低温室７が作動ガスで満たされるととも
に、高温室４にある作動ガスの移動が生じる。これに伴
って、機関内の作動ガス圧力は低下し、温度降下した高
温室４から作動ガスは高温側熱交換器１０を通過すると
きに機関を駆動するための熱を外部から吸収する。
動作によって、低温室７が作動ガスで満たされるととも
に、高温室４にある作動ガスの移動が生じる。これに伴
って、機関内の作動ガス圧力は低下し、温度降下した高
温室４から作動ガスは高温側熱交換器１０を通過すると
きに機関を駆動するための熱を外部から吸収する。
【００１５】第４行程では、両ディスプレーサ３，６の
動作によって、高温側中温室５が作動ガスで満たされる
とともに、低温室７にある作動ガスの移動が生ずる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに低下し、温
度降下した低温室７からの作動ガスは低温側熱交換器１
４を通過するときに冷房に寄与する熱を外部から吸収す
る。
動作によって、高温側中温室５が作動ガスで満たされる
とともに、低温室７にある作動ガスの移動が生ずる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに低下し、温
度降下した低温室７からの作動ガスは低温側熱交換器１
４を通過するときに冷房に寄与する熱を外部から吸収す
る。
【００１６】この場合、高温側ディスプレーサ３と連動
する補助ピストン１８を備えた補助シリンダ１９の下部
の補助室２０が高温側中温室５に連通しているため、高
温側ディスプレーサ３が上昇すれば、上昇した分だけ補
助室２０の容積が増すものとなり、これと連通する中温
室５の実質的な掃気容積が、高温室４よりも意図的に大
きくすることができ、低温部での吸熱量及び中温部への
放熱量を増大させる得る。
する補助ピストン１８を備えた補助シリンダ１９の下部
の補助室２０が高温側中温室５に連通しているため、高
温側ディスプレーサ３が上昇すれば、上昇した分だけ補
助室２０の容積が増すものとなり、これと連通する中温
室５の実質的な掃気容積が、高温室４よりも意図的に大
きくすることができ、低温部での吸熱量及び中温部への
放熱量を増大させる得る。
【００１７】いま、この掃気容積の変化を、さらに図２
に示す作動空間内の容積Ｖと圧力Ｐの関係で詳述する
と、高温側中温室５の掃気容積が増大しているため、低
温室７での吸熱のときに圧力降下量が増大し（行程４の
実線、なお点線は従来タイプの変化を示す）、吸熱量Ｑ
c は増大する。これに対応して、行程２における圧力上
昇量が増大し（実線）、低温側中温室８での放熱量ＱMl
も増大する。このとき、高温室４での吸熱量ＱH は高温
側中温室５における掃気容積の増大に係わらず一定であ
るため、成績係数は向上する。
に示す作動空間内の容積Ｖと圧力Ｐの関係で詳述する
と、高温側中温室５の掃気容積が増大しているため、低
温室７での吸熱のときに圧力降下量が増大し（行程４の
実線、なお点線は従来タイプの変化を示す）、吸熱量Ｑ
c は増大する。これに対応して、行程２における圧力上
昇量が増大し（実線）、低温側中温室８での放熱量ＱMl
も増大する。このとき、高温室４での吸熱量ＱH は高温
側中温室５における掃気容積の増大に係わらず一定であ
るため、成績係数は向上する。
【００１８】図３は他の実施例を示すものであり、これ
は高温側シリンダ１及び低温側シリンダ２とは別に設け
られた補助シリンダ１９と補助ピストン１８を持つもの
である。このときの補助ピストン１８には、前記高温側
ピストンロッド２５とは別途の伝達機構（図示せず）を
介し連動する補助ピストンロッド２７が取り付けられ往
復運動するようにし、補助シリンダ１９の上部の補助室
２０が高温側中温室５に連通する構成としている。本実
施例の場合には、第１の実施例と同様に補助シリンダ内
径及び補助ピストン外径は適切な値に設定され、また、
高温側中温室５の容積変化を増大するようにピストン位
相差は設定される。
は高温側シリンダ１及び低温側シリンダ２とは別に設け
られた補助シリンダ１９と補助ピストン１８を持つもの
である。このときの補助ピストン１８には、前記高温側
ピストンロッド２５とは別途の伝達機構（図示せず）を
介し連動する補助ピストンロッド２７が取り付けられ往
復運動するようにし、補助シリンダ１９の上部の補助室
２０が高温側中温室５に連通する構成としている。本実
施例の場合には、第１の実施例と同様に補助シリンダ内
径及び補助ピストン外径は適切な値に設定され、また、
高温側中温室５の容積変化を増大するようにピストン位
相差は設定される。
【００１９】図４の実施例は、この高温側シリンダ１の
形状を、高温側中温室部分を高温室部分よりも大径シリ
ンダとした段付き形状とし、これに対応する高温側ディ
スプレーサ３は前記大径シリンダ内を往復運動する部分
を大径ディスプレーサ３ａとした段付き形状とし、該大
径ディスプレーサ３ａで区画される大径シリンダ下部と
なる高温側中温室５の容積を高温室４よりも増大させた
構成としている。本実施例では、高温室部分にピストン
シール２２を追加する必要があり、両ピストンシール間
にできる空間は図１の実施例と同様にクランク室３２と
連通、或いは大気開放にする。また、本実施例の場合に
は高温側中温室５の容積変化量を大きくするのみなら
ず、高温室４の容積変化量を小さくすることも可能であ
り、両者は同様の効果が期待できる。
形状を、高温側中温室部分を高温室部分よりも大径シリ
ンダとした段付き形状とし、これに対応する高温側ディ
スプレーサ３は前記大径シリンダ内を往復運動する部分
を大径ディスプレーサ３ａとした段付き形状とし、該大
径ディスプレーサ３ａで区画される大径シリンダ下部と
なる高温側中温室５の容積を高温室４よりも増大させた
構成としている。本実施例では、高温室部分にピストン
シール２２を追加する必要があり、両ピストンシール間
にできる空間は図１の実施例と同様にクランク室３２と
連通、或いは大気開放にする。また、本実施例の場合に
は高温側中温室５の容積変化量を大きくするのみなら
ず、高温室４の容積変化量を小さくすることも可能であ
り、両者は同様の効果が期待できる。
【００２０】図５は、各部位における作動ガス温度をサ
イクル中一定とし、各作動室の容積正弦波状に変化する
ものと仮定した簡易的な計算によって求めた機関機能を
示すものである。図５から明らかなように、高温側シリ
ンダの高温側中温室の容積変化量を高温室よりも大きく
することによって、低温室での吸熱量と中温室で放熱量
を増大させ、成績係数を向上させることができる。即
ち、低温部で吸熱量及び中温部への放熱量を増大させる
ことができるとともに、熱効率の向上を可能にする熱サ
イクル機関を得る。ちなみに、この効果を機関性能図に
示せば図５のようになる。
イクル中一定とし、各作動室の容積正弦波状に変化する
ものと仮定した簡易的な計算によって求めた機関機能を
示すものである。図５から明らかなように、高温側シリ
ンダの高温側中温室の容積変化量を高温室よりも大きく
することによって、低温室での吸熱量と中温室で放熱量
を増大させ、成績係数を向上させることができる。即
ち、低温部で吸熱量及び中温部への放熱量を増大させる
ことができるとともに、熱効率の向上を可能にする熱サ
イクル機関を得る。ちなみに、この効果を機関性能図に
示せば図５のようになる。
【００２１】図中、Ｑc : 低温室の吸熱量、 ＱM
l：低温側中温室の放熱量 ＱH : 高温室の吸熱量、 ＱMl：低温側中温室の放
熱量 ＣＯＰc : 冷房成績係数、 ＣＯＰH ：暖房成績係数 ＶＭh ：高温側中温室の掃気容積、ΔＶ：増分容積 である。
l：低温側中温室の放熱量 ＱH : 高温室の吸熱量、 ＱMl：低温側中温室の放
熱量 ＣＯＰc : 冷房成績係数、 ＣＯＰH ：暖房成績係数 ＶＭh ：高温側中温室の掃気容積、ΔＶ：増分容積 である。
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、高温部の
掃気容積に着眼し、高温室よりも中温室の掃気容積を意
図的に大きくすることによって、低温部での吸熱量及び
中温部への放熱量を増大させ、且つ熱効率の向上を可能
にする熱ガス機関を提供することができる。
掃気容積に着眼し、高温室よりも中温室の掃気容積を意
図的に大きくすることによって、低温部での吸熱量及び
中温部への放熱量を増大させ、且つ熱効率の向上を可能
にする熱ガス機関を提供することができる。
【図１】本発明の実施例を示す熱ガス機関の概略図であ
る。
る。
【図２】同上の熱ガス機関の行程図である。
【図３】第２の実施例の熱ガス機関の概略図である。
【図４】第３の実施例の熱ガス機関の概略図である。
【図５】機関性能図である。
１ 高温側シリンダ ２ 低温側シリンダ ３ 高温側ディスプレーサ ４ 高温室 ５ 高温側中温室 ６ 低温側ディスプレーサ ７ 低温室 ８ 低温側中温室 ９ 高温側ガス流路 １０ 高温側熱交換器 １１ 高温側再生器 １２ 高温部中温側熱交換器側 １３ 低温側ガス流路 １４ 低温側熱交換器 １５ 低温側再生器 １６ 低温部中温側熱交換器 １７ 連通路 １８ 補助ピストン １９ 補助シリンダ ２０ 補助室 ３１ クランク機構 ３２ クランク室
Claims (2)
- 【請求項１】 作動ガスが封入された高温側シリンダ及
び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温室と
高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサと、前
記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに区画す
る低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプレーサ
及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及びリンク
機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と高温側
中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱用
の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側熱交換器
と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路に配
置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側熱交
換器とから成る熱ガス機関において、前記高温側中温室
に補助シリンダを設け、この補助シリンダ内に前記高温
側ディスプレーサのロッドと連繋して往復運動する補助
ピストンを設けたことを特徴とする熱ガス機関。 - 【請求項２】 作動ガスが封入された高温側シリンダ及
び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温室と
高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサと、前
記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに区画す
る低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプレーサ
及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及びリンク
機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と高温側
中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱用
の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側中温室熱交
換器と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路
に配置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側
熱交換器とから成る熱ガス機関において、前記高温側シ
リンダは前記高温側中温室部分を前記高温室部分よりも
大径シリンダとした段付き形状を有し、前記高温側ディ
スプレーサは前記大径シリンダ内を往復動する部分を大
径ディスプレーサとした段付き形状を有していることを
特徴とする熱ガス機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04320261A JP3101448B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 熱ガス機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04320261A JP3101448B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 熱ガス機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159834A JPH06159834A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3101448B2 true JP3101448B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=18119535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04320261A Expired - Fee Related JP3101448B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 熱ガス機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3101448B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103670790A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-03-26 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 往复流热动力装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106593687B (zh) * | 2016-12-23 | 2018-01-12 | 中国南方航空工业(集团)有限公司 | 冷热双缸外转子发动机 |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP04320261A patent/JP3101448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103670790A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-03-26 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 往复流热动力装置 |
| CN103670790B (zh) * | 2012-08-03 | 2015-10-28 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 往复流热动力装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06159834A (ja) | 1994-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |